En este estudio, hemos investigado las composiciones isotópicas de oxígeno (O y O) de la lluvia moderna y los núcleos de hielo utilizando datos isotópicos publicados. Encontramos que, contrariamente a las interpretaciones existentes, el O de la precipitación está influenciado por dos factores: la fraccionamiento dependiente de la masa (MDF), que ocurre durante la evaporación del océano, y la fraccionamiento independiente de la masa (MIF), que sucede en la estratosfera. La contribución de MDF se mantiene constante y puede entenderse al estudiar la lluvia tropical, ya que el movimiento general de masa en los trópicos es ascendente hacia la estratosfera. Por otro lado, el efecto MIF proviene de la mezcla de aire estratosférico en la troposfera, que es resultado de la circulación de Brewer-Dobson. Este efecto MIF en la precipitación de O aumenta desde los trópicos hacia los polos y se observa de manera consistente en la precipitación moderna y los núcleos de hielo. La composición relativa de O y O, denotada como delta"O, en la precipitación moderna puede calibrarse con la temperatura del aire en la superficie, creando una nueva herramienta independiente para estimar temperaturas pasadas. Utilizamos esta calibración junto con el delta"O de los núcleos de hielo de la Antártida y Groenlandia, y nuestras temperaturas pasadas reconstruidas están en excelente acuerdo con las derivadas de la termometría de perforación o el análisis de fase gaseosa del aire atrapado en el hielo. El método delta"O supera los problemas asociados con el uso de O solo para la paleotermometría. Nuestros hallazgos se alinean con los modelos climáticos que sugieren un debilitamiento de la circulación de Brewer-Dobson durante el Último Máximo Glacial. Además, nuestro enfoque podría utilizarse para monitorear cambios futuros en el intercambio de masa estratosfera-troposfera en respuesta a un clima cálido causado por el aumento de gases de efecto invernadero.